Hitung massa benda yang memiliki energi kinetik 40 joule dan bergerak dengan kecepatan 4 m/s

Jakarta -

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki pada benda yang bergerak. Sebuah benda bisa bergerak disebabkan oleh adanya sebuah energi.

Pergerakan sebuah benda terjadi karena energi, yang dihasilkan dari adanya kerja/usaha. Sehingga, dapat diartikan bahwa energi merupakan kemampuan untuk melakukan suatu usaha, seperti dikutip dalam Modul Fisika Paket C Tingkatan V terbitan Kemdikbud oleh Suci Mugia Anugerah, S.Pd. dan M. Heru Iman Wibowo.

Energi yang dimiliki benda mempunyai berbagai macam bentuk, diantaranya adalah energi kinetik, energi potensial, energi mekanik, energi nuklir, energi listrik, energi kimia, dan energi panas.

Sumber energi yang digunakan makhluk hidup seperti manusia, tumbuhan dan hewan bisa berasal dari berbagai makanan dan minuman. Mesin bisa beroperasi karena adanya sumber energi yang berasal dari berbagai macam bahan bakar seperti bensin dan solar. Sedangkan alat-alat elektronik dapat bergerak atau beroperasi karena adanya sumber energi listrik yang didapatkannya.

Beberapa energi juga mampu diubah dan bertransformasi menjadi bentuk energi lainnya. Hal itu dapat kita temukan saat sedang memasak air. Energi yang berasal dari api, akan pindah ke air menjadi energi panas [kalor], kemudian energi panas itu akan berubah lagi menjadi uap.

Contoh lainya, apabila ada sebuah mobil yang sedang melaju dengan cepat, ketika di rem, mobil tersebut akan berhenti. Pada kasus ini, energi kinetik pada mobil itu akan berubah menjadi energi panas dan energi bunyi akibat adanya gesekan antara ban di roda mobil dengan jalanan.

Mengetahui Besarnya Energi Kinetik

Energi kinetik hanya dimiliki oleh suatu benda yang bergerak saja. Besar kecilnya energi kinetik yang ada pada suatu benda, tergantung dari massa dan kecepatan/kelajuan benda tersebut.

Mengutip dari buku bertajuk Energi dan Perubahanya terbitan PPPPTK IPA karya Drs. Kandi, M.A., dan Drs. Yamin Winduono, M.Pd, mengungkapkan bahwa energi kinetik suatu benda berbanding lurus dengan massa benda dan kecepatan kuadratnya. Apabila sebuah benda bergerak semakin cepat, maka energi kinetik dari benda tersebut akan semakin besar pula, begitupun sebaliknya.

Besar energi kinetik dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

Rumus energi kinetik: Ek = ½ m.v²

Keterangan: Ek = energi kinetik [joule]m = massa [kg]

v = kecepatan [m/s]

Sedangkan, hubungan antara usaha [W] dan energi kinetik dapat diturunkan dari persamaan berikut:

∆Ek = ½ mv2² - ½ mv1² maka, rumus yang dapat dituliskan adalah W = ∆Ek

Contoh Soal 1
Diketahui sebuah mobil mempunyai massa 600 kg, yang melaju dengan kecepatan 30 m/s. Berapakah energi kinetik pada kecepatan laju mobil tersebut?

Jawab: Ek = ½ m.v² = ½ 600. 30²= ½ 600. 900

= 270.000 J

Jadi, energi kinetik yang dihasilkan pada kecepatan mobil tersebut adalah 270.000 Joule.

Contoh Soal 2
Sebuah benda dengan 40 kg, dilemparkan dengan kelajuan awal sama dengan nol yang melaju 8 m/s. Hitunglah energi kinetiknya!

Jawab: Ek = ½ m.v² = ½ 40.8² = ½ 2560

= 1280 J

Jadi, energi kinetik yang dihasilkan sebuah tersebut adalah 1280 Joule.

Demikian, penjelasan mengenai energi kinetik beserta cara menghitungnya. Ternyata mudah kan detikers? selamat belajar!

Simak Video "Konsep Multiverse dalam Sudut Pandang Agama"

[Gambas:Video 20detik]
[lus/lus]

Halo, Sobat Zenius! Pada artikel kali ini, gue akan membahas mengenai rumus energi mekanik, pengertian dan contoh soalnya. 

Energi mekanik sebenernya sering elo temuin di kehidupan sehari-hari misalnya saat elo memutar kenop pintu, memukul paku dengan palu, mengendarai sepeda hingga berolahraga. 

Selain energi mekanik, mungkin elo pernah denger istilah energi potensial dan energi kinetik. Nah, terus apa bedanya dong energi mekanik dengan dua energi yang lain? atau ketiganya punya hubungan istimewa?

Oke, daripada bingung-bingung, kita langsung aja ya ke pembahasan rumus energi mekanik berikut ini. 

Pengertian Energi Mekanik

Sebelum gue membahas rumus dan contoh soal energi mekanik, gue akan bahas mengenai pengertiannya dulu nih, biar elo makin ngerti. 

Kalo menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia [KBBI] pengertian energi mekanik adalah kekuatan yang mampu menggerakkan atau memindahkan bagian-bagian rangkaian peralatan.

Dengan kata lain energi mekanik yang juga memiliki nama lain energi gerak ini adalah energi yang digunakan suatu benda bergerak berdasarkan posisi dan geraknya. 

Energi mekanik terjadi ketika sebuah gaya bekerja pada suatu objek dan objek tersebut menggunakan energi yang ditransfer sebagai gerakan. Jika suatu benda bergerak, maka benda tersebut menggunakan energi mekanik.

Saat kelas 10 elo pasti udah belajar materi tentang energi mekanik. Kalau elo lupa-lupa inget, elo bisa tonton ulang dulu video materi ini. 

Nah, di awal artikel gue udah mention dikit mengenai energi kinetik dan potensial. Dan memang kedua energi ini punya hubungan dengan energi mekanik karena energi mekanik merupakan penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial pada suatu benda untuk melakukan usaha.

Ilustrasi terciptanya energi mekanik sebagai gabungan dari energi potensial dan energi kinetik [dok. blog.elevenia]

Rumus Energi Mekanik

Nah, sekarang elo udah tau kan pengertian energi mekanik, selanjutnya adalah bagian mempelajari rumusnya. 

Sesuai dengan pengertian energi mekanik di atas, rumus energi mekanik dapat ditulis sebagai berikut:

EM = EP + EK

Keterangan:

EM: energi mekanikEP: energi potensial

EK: energi kinetik

Nah, kalo misalnya gue ada pertanyaan kayak gini: jelaskan mengenai energi mekanik dan tuliskan persamaan rumusnya!

Gampang, caranya tinggal elo bedah aja rumus energi potensial dan kinetik hingga persamaan matematis untuk menghitung besar energi mekanik adalah sebagai berikut:

Ep = m . g . h

Ek = 1/2 . m . v2

Keterangan:

m: massa [kg]
g: percepatan gravitasi [9,8 m/s2]h: ketinggian [meter]

v: kecepatan [m/s] 

Berarti untuk menghitung energi mekanik adalah..

Em = Ep + Ek
Em = [m . g . h] + [ 1/2 . m . v2]

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimaln persiapanmu sekarang juga!

Jenis-jenis Energi Mekanik

Nah, gimana? gampangkan rumus energi mekanik? Yang penting elo udah paham pengertian dan konsep dari materi fisika yang satu ini. 

Selanjutnya gue akan mengajak elo untuk mengenal jenis-jenis energi mekanik, meskipun ada beberapa jenis, tenang aja rumus yang digunakan sebenernya tetap mengacu pada konsep rumus energi mekanik yang awal kita pelajari tadi kok.

Gerak Vertikal

Ilustrasi bentuk enaergi vertikal. [dok. Rumus-rumus]

Pada jenis EM vertikal, dengan ilustrasi seperti gambar di atas, persamaan rumusnya dapat ditulis seperti ini:

EMAC = EMBC

EKAC + EPAC = EKBC +EPBC

mghAC = 1/2mvBC + mghBC

Keterangan:m: massa [kg]

g: nilai gravitasi [m/s2]

v: kecepatan [m/s]Untuk penjelasan lebih lengkapnya elo bisa liat video ini.

Pegas

Salah satu jenis energi mekanik adalah pegas [Arsip Zenius]

Pada jenis EM pegas, dengan ilustrasi seperti gambar di atas, persamaan rumusnya dapat ditulis seperti ini:

EM1 = EM4

EK1 + EP1 = EK4 + EP4

mgh1 = mgh4 + 1/2kx2

mg[h1-h4] = 1/2kx2

x2 = [2mg[h1-h4]].k-1

Keterangan:

k: konstanta pegas [N/m]
x: perubahan posisi [m]

Untuk penjelasan lebih lengkapnya elo bisa liat video ini.

Contoh Energi Mekanik dalam Kehidupan Sehari-hari

Seperti yang sempat gue singgung di awal artikel, energi mekanik sering banget kita jumpai di kehidupan sehari-hari. 

Karena pengertian dari energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik artinya energi tipe ini terdapat pada benda yang bergerak atau berpotensi untuk bergerak. 

Oh iya, energi mekanik punya satu hukum lho namanya Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Dikatakan bahwa energi mekanik suatu benda dalam sistem tertutup tetap konstan jika tidak di bawah pengaruh gaya disipatif [misalnya gesekan, hambatan udara], kecuali gaya gravitasi.

Nah, supaya elo makin sip memahami konsep energi mekanik secara lebih gamblang berikut ini udah gue daftar beberapa contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari:

• Bola yang terletak di atas
• Mesin listrik
• Pembangkit listrik tenaga air
• Bola billiard
• Mesin uap
• Pistol panah mainan
• Mesin pembakaran internal
• Kincir angin

Contoh Soal Energi Mekanik

Gak afdol rasanya kalo belajar materi fisika apalagi tentang energi mekanik tapi gak ada contoh soalnya. 

Oke deh, biar makin sip, gue udah menyiapkan beberapa contoh soal energi mekanik lengkap dengan pembahasannya yang bisa langsung elo simak di bawah ini:

Contoh Soal 1

Suatu bola dengan massa 0,6 kg didorong dari permukaan meja yang tingginya 4 meter dari tanah. Jika kecepatan bola pada saat lepas dari bibir meja 20 m/s, maka EM bola pada saat ketinggian 2 meter dari tanah adalah?

Pembahasan

Diketahui:

m = 0,6 kgh = 4 m

v = 20 m/s

Ditanya: EM saat h = 2 m?

Jawaban:

EM = EK + EP
EM = 1/2mv2 + mg[h2 – h1]EM = 1/2.0,6.400 + 0,6.10.[4-2]

EM = 120 + 12

EM = 132 Joule

Jadi, EM bola pada saat ketinggian 2 meter adalah 132 Joule.

Contoh Soal 2

Besar energi mekanik pada benda yang jatuh bebas adalah 168 Joule. Besar energi kinetik saat energi potensialnya 68 Joule adalah…

Pembahasan

Diketahui:

EM = 168 Joule
EP = 68 Joule

Ditanya: EK?

Jawaban:

EM = EP + EK168 = 68 + EKEK = 168-68

EK = 100 Joule

Jadi, besar energi kinetik saat energi potensialnya 68 Joule, adalah 100 Joule.

Contoh Soal 3

Bola dengan massa 100 gram dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 40 m/s, tentukan EP, EK, dan EM saat berada:

a. pada ketinggian 10 m

b. di puncak lintasan [titik tertinggi]

Pembahasan

Diketahui:

m = 100 gram = 0.1 kg
v = 40 m/s

Ditanya:

a. EP, EK, EM saat h = 10 m

b. EP, EK, EM saat hmax

Jawaban:

a. saat h = 10 m

EP = mghEP = 0.1.10.10

EP = 10 Joule

EK = 1/2.m.v2
EK = 1/2.0.1.402
EK = 80 Joule

EM = EP + EKEM = 10 + 80

EM = 90 Joule

Jadi, EP, EK, dan EM bola pada ketinggian 10 m secara berurutan adalah 10, 80, dan 90 Joule.

b. saat hmax

hmax = v02/2g
hmax = 402/2.10
hmax = 1600/20
hmax = 80 m

Pada hmax, v = 0 m/s

EP = mg[ hmax + h]EP = 0,1.10[80+10]

EP = 90 Joule

EK = 1/2mv2
EK = 1/2.0,1.02
EK = 0 Joule

EM = EP + EKEM = 90 + 0

EM = 90 Joule

Jadi, EP, EK, dan EM bola saat ketinggian maksimum secara berurutan adalah 90, 0, dan 90 Joule.

Oke, sekian pembahasan gue mengenai rumus energi mekanik, pengertian dan juga contoh-contoh soalnya.

Gue harap elo udah ahli dalam menyelesaikan soal-soal terkait energi mekanik ini ya. Sampai ketemu di artikel selanjutnya, ya!

Oh iya, selain materi rumus energi mekanik, pengertian dan contoh soalnya. Elo juga bisa belajar materi Fisika lainnya tentang energi lho. Penasaran? Langsung klik banner di bawah ini ya!

Fisika doang nih? Materi lain?
Eits, tenang aja, Zenius juga punya berbagai pilihan paket belajar asik yang kita sesuaikan dengan kebutuhan elo. Coba aja klik banner di bawah ini!

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Yuk, Kenalan sama 4 Rumus Turunan dalam Matematika dan Fisika!

Rumus Gaya dalam Fisika Beserta Pengertian, Macam-macamnya dan 3 Contoh Soal

Rumus Usaha dalam Fisika Beserta Pengertian, Jenis-jenis, dan 4 Contoh Soal

Originally Published: September 8, 2021 
Update by: Sabrina Mulia Rhamadanty